UFMG 1997 | 1ª Etapa · Tarde — Questões de Física comentadas — Método TEF
Vestibular UFMG 1997 · Tarde · 1ª Etapa · Caderno B3 · Física: questões 01 a 20 — resolução comentada Método TEF.
Dados da prova
UFMG UFMG 1997 · Tarde · 1ª Etapa · Caderno B3 · Física: questões 01 a 20. Enunciados e figuras baseados no caderno de prova fornecido, com alternativas conferidas e gabarito de Física transcrito do arquivo oficial do respectivo turno. Resoluções, classificação didática e auditoria: Método TEF.
Q01
Mecânica — Cinemática — Estimativas de velocidades médias
Na última Olimpíada, o vencedor da prova dos 100 m rasos foi o canadense Donovan Bailey e o da maratona (42,2 km) foi o sul-africano Josia Thugwane. Os valores mais próximos para as velocidades médias desses atletas são, respectivamente:
A)
1,0 m/s e 0,5 m/s
B)
10 m/s e 0,5 m/s
C)
10 m/s e 5,0 m/s
D)
50 m/s e 5,0 m/s
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C
Resolução comentada
Os 100 m rasos são completados em aproximadamente 10 s, de modo que a velocidade média do velocista é da ordem de $10\ \mathrm{m/s}$.
Uma maratona de 42,2 km em pouco mais de 2 horas corresponde a aproximadamente $5\ \mathrm{m/s}$.
A figura mostra três engrenagens, $E_1$, $E_2$ e $E_3$, fixas pelos seus centros, e de raios, $R_1$, $R_2$ e $R_3$, respectivamente. A relação entre os raios é $R_1$ = $R_3$ < $R_2$. A engrenagem da esquerda ($E_1$) gira no sentido horário com período $T_1$.
Sendo $T_2$ e $T_3$ os períodos de $E_2$ e $E_3$, respectivamente, pode-se afirmar que as engrenagens vão girar de tal maneira que
A)
$T_1$ = $T_2$ = $T_3$, com $E_3$ girando em sentido contrário a $E_1$.
B)
$T_1$ = $T_3$ ≠ $T_2$, com $E_3$ girando em sentido contrário a $E_1$.
C)
$T_1$ = $T_2$ = $T_3$, com $E_3$ girando no mesmo sentido que $E_1$.
D)
$T_1$ = $T_3$ ≠ $T_2$, com $E_3$ girando no mesmo sentido que $E_1$.
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D
Resolução comentada
Engrenagens engrenadas têm velocidades tangenciais de mesmo módulo nos pontos de contato. Como $R_1=R_3$, as engrenagens externas têm os mesmos módulos de velocidade angular e os mesmos períodos:
$$T_1=T_3\ne T_2$$
O sentido se inverte a cada contato. Como há dois contatos, E3 gira no mesmo sentido de E1.
Uma bola rola sobre a superfície de uma mesa até cair de sua extremidade com uma certa velocidade. A alternativa que melhor representa a trajetória da bola é
A)
B)
C)
D)
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D
Resolução comentada
Ao deixar a mesa, a bola conserva componente horizontal de velocidade, enquanto adquire velocidade vertical crescente para baixo pela ação da gravidade.
A trajetória começa tangente à horizontal e se curva progressivamente para baixo, descrevendo uma parábola, como na alternativa D.
Q04
Mecânica — Dinâmica — Velocidade terminal com resistência do ar
Um paraquedista, alguns minutos após saltar do avião, abre seu paraquedas. As forças que atuam sobre o conjunto paraquedista/equipamentos são, então, o seu peso e a força de resistência do ar. Essa força é proporcional à velocidade. Desprezando-se qualquer interferência de ventos, pode-se afirmar que,
A)
a partir de um certo momento, o paraquedista descerá com velocidade constante.
B)
antes de chegar ao chão, o paraquedista poderá atingir velocidade nula.
C)
durante toda a queda, a força resultante sobre o conjunto será vertical para baixo.
D)
durante toda a queda, o peso do conjunto é menor do que a força de resistência do ar.
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A
Resolução comentada
A força de resistência cresce com a rapidez de descida. Ela pode se igualar ao peso, tornando nula a força resultante.
A partir daí, o paraquedista mantém velocidade terminal constante.
Q05
Mecânica — Hidrostática — Princípio de Pascal e área dos êmbolos
Um sistema hidráulico tem três êmbolos móveis, L, M e N com áreas A, 2A e 3A, como mostra a figura. Quantidade diferente de blocos são colocadas sobre cada êmbolo. Todos os blocos têm o mesmo peso. Para que, em equilíbrio, os êmbolos continuem na mesma altura, o número de blocos colocados sobre os êmbolos L, M e N podem ser, respectivamente,
A)
1, 2 e 3.
B)
1, 4 e 9.
C)
3, 2 e 1.
D)
9, 4 e 1.
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A
Resolução comentada
Para que os êmbolos fiquem à mesma altura em equilíbrio, a pressão adicional exercida sobre o líquido deve ser igual nos três.
$$\frac{F_L}{A}=\frac{F_M}{2A}=\frac{F_N}{3A}$$
Como cada bloco tem o mesmo peso, as quantidades podem ser proporcionais às áreas: 1, 2 e 3.
Q06
Mecânica — Gravitação — Aceleração gravitacional com a distância
Após receber um impulso inicial, um foguete se afasta da superfície da Terra com seus motores desligados. Desconsidere a resistência do ar. O gráfico que melhor representa o módulo da aceleração do foguete em função da distância à Terra, após o desligamento dos motores, é
A)
B)
C)
D)
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C
Resolução comentada
Depois de desligados os motores, a aceleração do foguete é devida à gravidade. Seu módulo diminui com o quadrado da distância ao centro da Terra:
$$a(r)=\frac{GM}{r^2}$$
Logo, o gráfico é decrescente e tende a zero para grandes distâncias, como na alternativa C.
Q07
Mecânica — Energia mecânica — Energia cinética em subida e descida
Atira-se uma bola, verticalmente, para cima. A bola sobe e desce, caindo no mesmo ponto de onde foi lançada. Desprezando-se o atrito com o ar, pode-se dizer que
A)
a energia cinética da bola é 1/4 da energia cinética inicial quando ela, na subida, atinge a metade da altura máxima.
B)
a energia cinética da bola é a mesma, tanto na subida quanto na descida, quando ela estiver na metade da altura máxima.
C)
a energia cinética da bola é máxima quando ela atinge o ponto mais alto de sua trajetória.
D)
a energia potencial da bola é máxima no ponto de partida.
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B
Resolução comentada
Sem resistência do ar, a energia mecânica se conserva. Na mesma altura, a energia potencial gravitacional tem o mesmo valor, independentemente de a bola estar subindo ou descendo.
Assim, a energia cinética também tem o mesmo valor nos dois movimentos.
Q08
Termologia — Dilatação térmica — Discos e anéis de metais diferentes
O coeficiente de dilatação térmica do alumínio (Al) é, aproximadamente, duas vezes o coeficiente de dilatação térmica do ferro (Fe). A figura mostra duas peças onde um anel feito de um desses metais envolve um disco feito do outro. À temperatura ambiente, os discos estão presos aos anéis.
Se as duas peças forem aquecidas uniformemente, é correto afirmar que
A)
apenas o disco de Al se soltará do anel de Fe.
B)
apenas o disco de Fe se soltará do anel de Al.
C)
os dois discos se soltarão dos respectivos anéis.
D)
os discos não se soltarão dos anéis.
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B
Resolução comentada
O diâmetro interno de um anel se dilata na mesma proporção que as dimensões do seu material. Como o alumínio tem maior coeficiente de dilatação, o anel de alumínio dilata mais do que o disco de ferro.
Já o disco de alumínio cresce mais do que o furo do anel de ferro. Logo, apenas o disco de ferro se solta do anel de alumínio.
Q09
Termologia — Gases ideais — Equilíbrio entre recipientes interligados
A figura mostra dois botijões A e B, de volumes VB = 2VA, isolados termicamente. Os dois recipientes contêm um mesmo gás ideal e estão em comunicação através de um tubo onde existe uma válvula.
Na situação inicial, a válvula está fechada e as temperaturas, as pressões e os números de moléculas, nos dois recipientes, estão assim relacionados: TA = TB; PA = 2PB; nA = nB. Num certo momento, a válvula é aberta. Depois de atingida a nova situação de equilíbrio, tem-se
A)
T’A = T’B; P’A = P’B; n’A = n’B.
B)
T’A = T’B; P’A = P’B; n’A = n’B/2.
C)
T’A = T’B; P’A = 2P’B; n’A = n’B.
D)
T’A = T’B/2; P’A = P’B; n’A = n’B.
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B
Resolução comentada
Depois da abertura da válvula, o mesmo gás fica em equilíbrio mecânico e térmico nos recipientes interligados: $T_A^{\prime}=T_B^{\prime}$ e $p_A^{\prime}=p_B^{\prime}$.
Pela equação dos gases ideais, à mesma pressão e temperatura, a quantidade de moléculas é proporcional ao volume. Como $V_B=2V_A$, então $n_A^{\prime}=n_B^{\prime}/2$.
Q10
Termologia — Calorimetria — Calor específico e resfriamento
Uma batata recém-cozida, ao ser retirada da água quente, demora para se esfriar. Uma justificativa possível para esse fato pode ser dada afirmando-se que a batata tem
A)
alta condutividade térmica.
B)
alto calor específico.
C)
baixa capacidade térmica.
D)
baixa quantidade de energia interna.
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B
Resolução comentada
O elevado calor específico indica que é necessária maior troca de calor por unidade de massa para produzir a mesma variação de temperatura. Assim, a batata pode liberar uma quantidade considerável de energia e demorar mais a esfriar.
Q11
Ondulatória — Movimento periódico — Período de oscilação
Um menino, balançando em uma corda dependurada em uma árvore, faz 20 oscilações em um minuto. Pode-se afirmar que seu movimento tem
A)
um período de 3,0 segundos.
B)
um período de 60 segundos.
C)
uma freqüência de 3,0 Hz.
D)
uma freqüência de 20 Hz.
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A
Resolução comentada
O menino realiza 20 oscilações em 60 s, portanto:
$$T=\frac{60}{20}=3{,}0\ \mathrm s$$
A frequência correspondente é $f=1/T=1/3\ \mathrm{Hz}$.
Q12
Ondulatória — Superposição — Encontro de pulsos opostos
Duas pessoas esticam uma corda, puxando por suas extremidades, e cada uma envia um pulso na direção da outra. Os pulsos têm o mesmo formato, mas estão invertidos como mostra a figura.
Pode-se afirmar que os pulsos
A)
passarão um pelo outro, cada qual chegando à outra extremidade.
B)
se destruirão, de modo que nenhum deles chegará às extremidades.
C)
serão refletidos, ao se encontrarem, cada um mantendo-se no mesmo lado em que estava com relação à horizontal.
D)
serão refletidos, ao se encontrarem, porém invertendo seus lados com relação à horizontal.
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A
Resolução comentada
Quando os pulsos se sobrepõem, suas deformações se somam algebricamente. Se forem iguais e opostos, a corda pode ficar momentaneamente reta durante a coincidência.
Depois do encontro, os pulsos continuam suas trajetórias, cada qual mantendo a forma e alcançando a outra extremidade.
Q13
Óptica — Refração — Visibilidade de objetos submersos
Três peixes, M, N e O, estão em um aquário com tampa não transparente com um pequeno furo como mostra a figura.
Uma pessoa com o olho na posição mostrada na figura provavelmente verá
A)
apenas o peixe M.
B)
apenas o peixe N.
C)
apenas o peixe O.
D)
os peixes N e O.
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A
Resolução comentada
O raio de luz que sai da água para o ar afasta-se da normal, pois o índice de refração da água é maior. Traçando o caminho luminoso que atravessa o pequeno orifício e chega ao olho, a geometria do desenho indica o peixe M.
Os demais peixes exigiriam raios incompatíveis com o orifício e o desvio refrativo.
Q14
Óptica — Dispersão da luz — Espectro visível contínuo
Um feixe de luz do Sol é decomposto ao passar por um prisma de vidro. O feixe de luz visível resultante é composto de ondas com
A)
apenas sete freqüências que correspondem às cores vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.
B)
apenas três freqüências que correspondem às cores vermelha, amarela e azul.
C)
apenas três freqüências que correspondem às cores vermelha, verde e azul.
D)
uma infinidade de freqüências que correspondem a cores desde a vermelha até a violeta.
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D
Resolução comentada
A luz branca contém um conjunto contínuo de comprimentos de onda visíveis. A dispersão no prisma separa esse conjunto em cores que vão do vermelho ao violeta.
Portanto, a descrição física não se limita a sete frequências exatas.
Q15
Eletricidade e magnetismo — Linhas de campo — Polos e cargas de sinais contrários
Um professor apresenta a figura abaixo aos seus alunos e pede que eles digam o que ela representa.
Andréa diz que a figura pode representar as linhas de campo elétrico de duas cargas elétricas idênticas; Beatriz diz que a figura pode representar as linhas de campo elétrico de duas cargas elétricas de sinais contrários; Carlos diz que a figura pode representar as linhas de indução magnética de dois pólos magnéticos idênticos; Daniel diz que a figura pode representar as linhas de indução magnética de dois pólos magnéticos contrários. Os alunos que responderam corretamente são
A)
Andréa e Carlos.
B)
Andréa e Daniel.
C)
Beatriz e Carlos.
D)
Beatriz e Daniel.
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D
Resolução comentada
As linhas representadas ligam as duas regiões centrais, padrão compatível com cargas elétricas de sinais contrários e com polos magnéticos opostos.
Assim, as interpretações de Beatriz e Daniel são possíveis, ao contrário das descrições de objetos centrais de mesmo sinal.
Q16
Eletricidade — Eletrostática — Equilíbrio de torques com força elétrica
A figura mostra duas cargas positivas, Q e Qx, de massas desprezíveis, colocadas sobre os braços de mesmo comprimento de uma balança nas distâncias indicadas. A balança está em uma região onde existe um campo elétrico uniforme E na direção mostrada.
Para que a balança fique em equilíbrio na horizontal, pode-se afirmar que o valor de Qx será igual a
A)
Q/3.
B)
Q.
C)
3Q.
D)
9Q.
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C
Resolução comentada
As duas cargas positivas sofrem força elétrica vertical para baixo, de módulo $F=qE$. No equilíbrio, os torques em torno do apoio têm módulos iguais:
$$QE\cdot24=Q_xE\cdot8$$
$$Q_x=3Q$$
Q17
Eletricidade — Circuitos — Correntes em ramos equivalentes
A figura mostra uma parte de um circuito elétrico de um automóvel contendo três lâmpadas sendo alimentado pela bateria. As resistências das lâmpadas $L_1$, $L_2$ e $L_3$ são, respectivamente, $R_1$ = 2 Ω, $R_2$ = 3 Ω e $R_3$ = 5 Ω.
Chamando de $i_1$, $i_2$ e $i_3$ as correntes elétricas nas lâmpadas $L_1$, $L_2$, e $L_3$, respectivamente, é correto afirmar que
A)
$i_1 = i_2 = i_3$
B)
$i_1 = i_2 \ne i_3$
C)
$i_1 > i_2 > i_3$
D)
$i_3 > i_1 > i_2$
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A
Resolução comentada
As lâmpadas L1 e L2 estão em série no ramo superior, com resistência equivalente $2+3=5\ \Omega$. A lâmpada L3 ocupa sozinha o ramo inferior e tem resistência de $5\ \Omega$.
Os dois ramos estão em paralelo e recebem a mesma tensão. As correntes nos ramos são iguais; em série, $i_1=i_2$. Portanto, $i_1=i_2=i_3$.
Q18
Magnetismo — Força de Lorentz — Equilíbrio de forças sobre elétron
Um elétron entra com uma velocidade v em uma região onde existem um campo elétrico E e um campo magnético B uniformes e perpendiculares entre si, como mostra a figura. A velocidade v é perpendicular aos dois campos. O elétron não sofre nenhum desvio ao cruzar a região dos campos.
As forças elétrica, Fe, e magnética, Fm, que atuam sobre o elétron, nessa situação, são melhor representadas por
A)
B)
C)
D)
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A
Resolução comentada
O campo elétrico aponta para baixo; como o elétron é negativo, a força elétrica aponta para cima.
O elétron se move para a direita e o campo magnético entra na página. A regra da mão direita, com a inversão devida à carga negativa, dá força magnética para baixo.
As duas forças têm sentidos opostos e módulos iguais para que não haja desvio.
Q19
Magnetismo — Indução eletromagnética — Fluxo em espira próxima a ímã
A figura mostra um ímã e um aro circular. O eixo do ímã (eixo x) é perpendicular ao plano do aro, (plano yz) e passa pelo seu centro.
NÃO aparecerá corrente na espira se ela
A)
deslocar-se ao longo do eixo x.
B)
deslocar-se ao longo do eixo y.
C)
girar em torno do eixo x.
D)
girar em torno do eixo y.
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C
Resolução comentada
A rotação da espira em torno de seu próprio eixo de simetria, coincidente com o eixo do ímã, não altera sua posição nem a orientação da área em relação ao campo. Portanto, não há variação do fluxo magnético e não surge corrente induzida.
As translações e a rotação em torno de outro eixo podem alterar o fluxo.
Q20
Ondulatória — Classificação de ondas — Ondas eletromagnéticas e mecânicas
As ondas eletromagnéticas, ao contrário das ondas mecânicas, não precisam de um meio material para se propagar. Considere as seguintes ondas: som, ultra-som, ondas de rádio, microondas e luz. Sobre essas ondas é correto afirmar que
A)
luz e microondas são ondas eletromagnéticas e as outras são ondas mecânicas.
B)
luz é onda eletromagnética e as outras são ondas mecânicas.
C)
som é onda mecânica e as outras são ondas eletromagnéticas.
D)
som e ultra-som são ondas mecânicas e as outras são ondas eletromagnéticas.
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D
Resolução comentada
Som e ultrassom necessitam de um meio material para se propagar: são ondas mecânicas. Rádio, micro-ondas e luz são ondas eletromagnéticas, que se propagam inclusive no vácuo.
A distinção decorre da natureza do fenômeno, e não da frequência isoladamente.
